北京市平谷区 2021 届高三下学期 3 月质量监控(零模)数学试卷 解析版
2021.3
第 1 卷选择题(共 40 分)
一、选择题(本大题共 10 小題,每小题 4 分,共 40 分;在每个小题列出的四个选项中,选
出符合题目要求的一项.)
1.若集合 { | 1 2 | { | 1}A x x B x x , ,则 A B 等于( )
A. |1 2x x B. | 1x x C. | 1x x
D. | 1 2x x
2.设复数 z 满足 (1 ) 1i z i ,则 z 等于( )
A. i B.i C. 2i D. 2i
3.
82x x
的展开式中 4x 的系数是( )
A.28 B.56 C.112 D.256
4.一个几何体的三视图如图所示,该几何体的表面积是( )
主(正)视图 左(侧)视图 俯视图
A.3 B.8 C.12 D.14
5.设 P 是圆 2 2 10 6 25 0x y x y = 上的动点, Q 是直线 4x 上的动点,则 PQ 的最小值
为( )
A.6 B.4 C.3 D.2
6.函数 ( ) ln( 1)f x x 的图象与函数 2( ) 4 4f x x x 的图象的交点个数为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
7.已知函数 ( ) sin( )( 0, 0, )f x A x A R .则“ ( )f x 是偶函数“是“
2
”
的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件
8.已知 1 2( ,0) ( ,0)F c F c , 分别是双曲线
2 2
2 2: 1( 0, 0)x yC a ba b
的两个焦点,双曲线 1C
和圆 2 2 2
2 :C x y c 的一个交点为 P ,且 2 1 3PF F ,那么双曲线 1C 的离心率为( )
A. 5
2
B. 3 C.2 D. 3 1
9.已知数列 na 满足 1
2
5a ,且对任意 *nN ,都有
1 1
4 2
2
n n
n n
a a
a a
,那么 4a 为( )
A. 1
7 B. 7 C. 1
10 D.10
10.某时钟的秒针端点 A 到中心点 O 的距离为 5cm,秒针绕点 O 匀速旋转,当时间: 0t 时,
点 A 与钟面上标 12 的点 B 重合,当 [0,60]t A B , , 两点间的距离为 d(单位:cm),则 d 等
于____
A.5sin 2
t B.10sin 2
t C.5sin 30
t D.10sin 60
t
第 II 卷非选择题(共 110 分)
二、填空題(本大题共 5 小题,每小题 5 分,共 25 分;请把答案填在答题卡中相应题中横线
上)
11.函数 ( ) 3 ln( 1)f x x x 的定义域是_________.
12.已知抛物线 2 4C y x: 上一点 M 到焦点的距离为 3,那么点 M 到 y 轴的距离为________.
13.已知在直角三角形 ABC 中, 90 1 2A AB BC , , ,那么 AB BC 等于______;
若 AM 是 BC 边上的高,点 P 在Δ ABC 内部或边界上运动,那么 ·AM BP
的最大值是____.
14.已知函数 ( ) sin ( 0)f x x ,在 2,4 3
上单调递增,那么常数 的一个取值____.
15.从 2008 年京津城际铁路通车运营开始,高铁在过去儿年里快速发展,并在国民经济和日
常生活中扮演着日益重要的角色.下图是 2009 年至 2016 年高铁运营总里程数的折线图(图中
的数据均是每年 12 月 31 日的统计结果).
根据上述信息,下列结论中正确的是
①2015 年这一年,高铁运营里程数超过 0.5 万公里;
②2013 年到 2016 高铁运营里程平均增长率大于 2010 到 2013 高铁运营里程平均增长率;
③从 2010 年至 2016 年,新增高铁运营里程数最多的一年是 2014 年;
④从 2010 年至 2016 年,新增高铁运营里程数逐年递增;其中所有正确结论的序号是____.
三、解答题(本大題共 6 小題,共 85 分.解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤.)
16.(本小题满分 13 分)如图,在四棱维 P ABCD 中,底面 ABCD 是边长为 2 的正方形,Δ
PAB 为正三角形,且侧面 PAB 底面 ABCD , PM MD .
(I)求证: PB 平面 ACM ;
(II)求二面角 M BC D 的余弦值
17 .( 本 小 题 满分 13 分 ) 在 锐 角Δ ABC 中 , 角 A B C, , 的 对 边 分 別为 a b c, , , 且
3 2 sin 0c b C .
(I)求角 B 的大小;
(II)再从下面条件①、条件②这两个条件中选择一个作为已知,求Δ ABC 的面积条件.
① 3 3 2b a , ;
条件②: 2 4a A , .
注:如果选择条件①和条件②分别解答,按第一个解答计分.
18.(本小题满分 14 分)随着人民生活水平的提高,人们对牛奶品质要求越来越高,某牛奶
企业针对生产的鲜奶和酸奶,在一地区进行了质量满意调查,现从消费者人群中随机抽取 500
人次作为样本,得到下表(单位:人次):
(I)从样本中任取 1 个人,求这个人恰好对生产的酸奶质量满意的概率;
(II)从该地区的老年人中抽取 2 人,青年人中随机选取 1 人,估计这三人中恰有 2 人对生产
的鲜奶质量满意的概率;
(III)依据表中三个年龄段的数据,你认为哪一个消费群体鲜奶的满意度提升 0.1,使得整体
对鲜奶的满意度提升最大?(直接写结果).
满意度 老年人 中年人 青年人
酸奶 鲜奶 酸奶 鲜奶 酸奶 鲜奶
满意 100 120 120 100 150 120
不满意 50 30 30 50 50 80
19.(本小题满分 15 分)已知椭圆
2 2
2 2: 1( 0, 0)x yC a ba b
的离心率为 1
2
,并且经过
0 3P , 点.
(I)求椭圆 C 的方程;
(II)设过点 P 的直线与 x 轴交于 N 点,与椭圆的另一个交点为 B ,点 B 关于 x 轴的对称点为
B',直线 PB'交 x 轴于点 M ,求证: OM ON 为定值.
20.(本小题满分 15 分)已知函数
2 1( ) x
ax xf x e
(I)当 0a 时,求函数 ( )y f x 的单调区间;
(II)当 1a 时,过点 1,0)P ( 可作几条直线与曲线 ( )y f x 相切?请说明理由.
21.(本小题满分 15 分)已知数列 1 2 1 20 3n nA a a a a a a n : , , , ,
,具有性质
P:对任意 i j, (1 i j n ) ija a 与 ija a ,两数中至少有一个是该数列中的一项, nS 为
数列 A 的前 n 项和.
(I)分别判断数列 0,1,3,5 与数列 0,2,4,6 是否具有性质 P:
(II)证明: 1 0 2
n
n
naa S ,且 ;
(III)证明:当 4n 时, 3 51 2 4a a a a a, , , , ,成等差数列.
平谷区 2020-2021 学年度第二学期高三年级质量监控
数学试卷
2021.3
第 1 卷选择题(共 40 分)
一、选择题(本大题共 10 小題,每小题 4 分,共 40 分;在每个小题列出的四个选项中,选
出符合题目要求的一项.)
1.若集合 { | 1 2 | { | 1}A x x B x x , ,则 A B 等于( )
A. |1 2x x B. | 1x x C. | 1x x
D. | 1 2x x
解析:画数轴,选 A.
2.设复数 z 满足 (1 ) 1i z i ,则 z 等于( )
A. i B.i C. 2i D. 2i
解析: 2 21 (1 ) 1 2
1 (1 )(1 ) 2
i i i iz ii i i
,选 B.
3.
82x x
的展开式中 4x 的系数是( )
A.28 B.56 C.112 D.256
解析: 2 6 2
8
2( ) 28 4 112C x x
,选 C.
4.一个几何体的三视图如图所示,该几何体的表面积是( )
主(正)视图 左(侧)视图 俯视图
A.3 B.8 C.12 D.14
解析:圆柱,底面圆的半径为 1,圆柱的高为 3, 22 1 +2 1 3=8S 表 ,选 B.
5.设 P 是圆 2 2 10 6 25 0x y x y = 上的动点, Q 是直线 4x 上的动点,则 PQ 的最小值
为( )
A.6 B.4 C.3 D.2
解析:数形结合,圆的圆心 (5,3) ,半径 3, min 5 4 3 6PQ ,选 A.
6.函数 ( ) ln( 1)f x x 的图象与函数 2( ) 4 4f x x x 的图象的交点个数为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
解析:数形结合,2 个交点,选 C.
7.已知函数 ( ) sin( )( 0, 0, )f x A x A R .则“ ( )f x 是偶函数“是“
2
”
的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件
解析:后推前, sin( ) cos2A x A x ,故 ( )f x 是偶函数;
前推后,举反例, 5
2
时, ( )f x 也是偶函数.
故选 B.
8.已知 1 2( ,0) ( ,0)F c F c , 分别是双曲线
2 2
2 2: 1( 0, 0)x yC a ba b
的两个焦点,双曲线 1C
和圆 2 2 2
2 :C x y c 的一个交点为 P ,且 2 1 3PF F ,那么双曲线 1C 的离心率为( )
A. 5
2
B. 3 C.2 D. 3 1
解析:连接 PO,则 2POF 为等边三角形,可推出 1 2 90F PF ,
故 3 2c c a , 2 3 1
3 1
ce a
,选 D.
9.已知数列 na 满足 1
2
5a ,且对任意 *nN ,都有
1 1
4 2
2
n n
n n
a a
a a
,那么 4a 为( )
A. 1
7 B. 7 C. 1
10 D.10
解析:化简可得 1
2
3 2
n
n
n
aa a
,则 2
1
4a , 3
2
11a , 4
1
7a ,选 A.
或者,交叉相乘, 1 12 2 3n n n na a a a ,同除 12 n na a ,得
1
1 1 3
2n na a
,故 1
na
为等差数列 .
10.某时钟的秒针端点 A 到中心点 O 的距离为 5cm,秒针绕点 O 匀速旋转,当时间: 0t 时,
点 A 与钟面上标 12 的点 B 重合,当 [0,60]t A B , , 两点间的距离为 d(单位:cm),则 d 等
于____
A.5sin 2
t B.10sin 2
t C.5sin 30
t D.10sin 60
t
解析:特值排除,当 60t 时, 0d ,排除 A、B;当 30t 时, 10d ,排除 C,选
D.
若正常做,圆心角 6
180 30
t t ,过 O 作 AB 得垂线,则 302 5 sin 10sin2 60
t
tAB
.
第 II 卷非选择题(共 110 分)
二、填空題(本大题共 5 小题,每小题 5 分,共 25 分;请把答案填在答题卡中相应题中横线
上)
11.函数 ( ) 3 ln( 1)f x x x 的定义域是_________.
解析:联立 3 0,
1 0,
x
x
,解得函数 ( )f x 的定义域为 (1,3].
12.已知抛物线 2 4C y x: 上一点 M 到焦点的距离为 3,那么点 M 到 y 轴的距离为________.
解析:抛物线的定义, 3 1 2 .
13.已知在直角三角形 ABC 中, 90 1 2A AB BC , , ,那么 AB BC 等于______;
若 AM 是 BC 边上的高,点 P 在Δ ABC 内部或边界上运动,那么 ·AM BP
的最大值是____.
解 析 : 1cos120 1 2 ( ) 12AB BC AB BC ;
· 3cos cos2, ,AM BP AM BP AM BP BP AM BP ,看 BP
在 AM
上的射影,故点 P 在
线段 BC 上时,取最大值那么 ·AM BP
的最大值是 0.
14.已知函数 ( ) sin ( 0)f x x ,在 2,4 3
上单调递增,那么常数 的一个取值____.
解析: 2
2 3
,解得 3
4
,又 0 ,故 30 4
.取一个该范围内的值即可,如 1
2
.
15.从 2008 年京津城际铁路通车运营开始,高铁在过去儿年里快速发展,并在国民经济和日
常生活中扮演着日益重要的角色.下图是 2009 年至 2016 年高铁运营总里程数的折线图(图中
的数据均是每年 12 月 31 日的统计结果).
根据上述信息,下列结论中正确的是
①2015 年这一年,高铁运营里程数超过 0.5 万公里;
②2013 年到 2016 高铁运营里程平均增长率大于 2010 到 2013 高铁运营里程平均增长率;
③从 2010 年至 2016 年,新增高铁运营里程数最多的一年是 2014 年;
④从 2010 年至 2016 年,新增高铁运营里程数逐年递增;
其中所有正确结论的序号是____.
解析:对于①,看 2014 年,2015 年对应的纵坐标之差,小于 2-1.5=0.5 ,①错误;
对于②,连线看斜率即可,2013 年到 2016 两点连线斜率更大,②正确;
对于③,看两点纵坐标之差哪组最大,③正确;
对于④,看相邻纵坐标之差是否逐年增加,显然不是,有增有减,④错误;
综上,填②③.
三、解答题(本大題共 6 小題,共 85 分.解答应写出文字说明,证明过程或演算步骤.)
16.(本小题满分 13 分)
如图,在四棱维 P ABCD 中,底面 ABCD 是边长为 2 的正方形,Δ PAB 为正三角形,
且侧面 PAB 底面 ABCD , PM MD .
(I)求证: PB 平面 ACM ;
(II)求二面角 M BC D 的余弦值
(Ⅰ)证明:连接 BD ,与 AC 交于O ,在△PBD 中,
因为 O , M 分别为 BD ,PD的中点,所以 //OMBP .………… 4 分
因为 BP 平面 ADE ,OM 平面CAM ,所以 //BP 平面CAM . ………… 6 分
(Ⅲ) 因为 ABCD 是正方形, PAB 为正三角形,E 是 AB 的中点,所以 PE⊥AB .又因为面
PAB⊥底面 ABCD,
DA
B
C
P
E
z
x
y
M
所以 PE 平面 ABCD…………8 分
过 E 作 EF 平行于CB与 CD 交于 F .
以 E 为原点,分别以 , ,EB EF EP 为 , ,x y z 轴,
建立空间直角坐标系 E xyz ,…………9 分
则 0, 0, 0E , 1, 0, 0B , 0,0, 3P , 2, 01,C , 1, 2, 0D . 1 3,1,2 2
M ………10 分
所以 3 3, 1,2 2
CM , 0,2,0
BC ,
设平面 CBM 的法向量为 , ,x y zn ,则
3 3 02 2
2 0
CM x y z
BC y
n
n
, 0y ,令 1x .则 3z 得 ,0 3(1 , )n .…………11 分
因为 PE⊥平面 ABCD,所以平面 ABCD 的法向量 0, 0, 1m ,
所以 3cos | | | 2
n mn, m n| m
.………… 12 分
所以二面角 M BC D 的大小为 030 ………… 13 分
17 .( 本 小 题 满分 13 分 ) 在 锐 角Δ ABC 中 , 角 A B C, , 的 对 边 分 別为 a b c, , , 且
3 2 sin 0c b C .
(I)求角 B 的大小;
(II)再从下面条件①、条件②这两个条件中选择一个作为已知,求Δ ABC 的面积条件.
① 3 3 2b a , ;
条件②: 2 4a A , .
注:如果选择条件①和条件②分别解答,按第一个解答计分.
解(Ⅰ)因为 3 2 sin =0c b C ,由正弦定理 3sinC 2sin sin =0B C …………. 5 分
所以 3sin = 2B …………. 7 分
所以
3B …………. 8 分
(Ⅱ)解法一:因为 3 3, 2.b a
根据余弦定理得 2 2 2 2 cos b c a c a B , ………………9 分
化简为
2 2 23 0 c c
,解得
1 2 6 c
. ………………11 分
所以 △ ABC 的面积 1 3 6 2sin2 2S c a B . ………………13 分
解法二:因为
4A , π
3B ,
根据正弦定理得
sin sin
b a
B A
, ……………7 分
所以 sin 6sin
a Bb A
. ………………8 分
因为 5
12C A B , ………………9 分
所以 5 6 2sin sin sin( )12 4 6 4C , ………………11 分
所以 △ ABC 的面积 1 3 3sin2 2
S b a C . ………………13 分
18.(本小题满分 14 分)随着人民生活水平的提高,人们对牛奶品质要求越来越高,某牛奶
企业针对生产的鲜奶和酸奶,在一地区进行了质量满意调查,现从消费者人群中随机抽取 500
人次作为样本,得到下表(单位:人次):
(I)从样本中任取 1 个人,求这个人恰好对生产的酸奶质量满意的概率;
(II)从该地区的老年人中抽取 2 人,青年人中随机选取 1 人,估计这三人中恰有 2 人对生产
的鲜奶质量满意的概率;
满意度 老年人 中年人 青年人
酸奶 鲜奶 酸奶 鲜奶 酸奶 鲜奶
满意 100 120 120 100 150 120
不满意 50 30 30 50 50 80
(III)依据表中三个年龄段的数据,你认为哪一个消费群体鲜奶的满意度提升 0.1,使得整体
对鲜奶的满意度提升最大?(直接写结果).
解:(Ⅰ)设这个人恰好对生产的酸奶满意人数事件为 A,总人次为 500 人,
共抽取了 100+120+150=370 人次对酸奶满意,所以 370 37
500 50P A .…………5 分
(Ⅱ)由频率估计总体,由已知抽取老年人满意度的概率为 4
5P B ,抽取青年人满意度的概
率为 3
5P C ,抽取这三人中恰有 2 人对生产的鲜奶质量满意的概率 P D ,
2
1
2
4 3 4 4 3 56(1 ) (1 )5 5 5 5 5 125P D C
,
所以这三人中恰有 2 人对生产的鲜奶质量满意的概率为 56
125 .…………11 分
(Ⅲ)青年人 …………14 分
19.(本小题满分 15 分)已知椭圆
2 2
2 2: 1( 0, 0)x yC a ba b
的离心率为 1
2
,并且经过
0 3P , 点.
(I)求椭圆 C 的方程;
(II)设过点 P 的直线与 x 轴交于 N 点,与椭圆的另一个交点为 B ,点 B 关于 x 轴的对称点为
B',直线 PB'交 x 轴于点 M ,求证: OM ON 为定值.
定值问题
解:(Ⅰ)由已知
2
3 1
1
2
b
c
a
解得
2
3
a
b
所以椭圆 C :
2 2
14 3
x y .…………5 分
(Ⅱ)证明:由已知斜率存在
以下给出证明:
由 题 意 , 设 直 线 PB 的 方 程 为 3( 0) y kx k , P(0, 3) , 1 1( , )B x y , 则
1 1( , ) B x y . ………….7 分
由
2 23 4 12,
3,
x y
y kx
得 2 2(3 4 ) 8 3 0 k x k x , ……………… 9 分
所以 2(8 3) 0 k ,
1 2
8 30 3 4
kx k
,. 1 2
8 3
3 4
kx k 1 2
8 3 33 4
ky k
所以 2 2
8 3 8 3( , 3)3 4 3 4
k kB k k
即 2 2
28 3 -4 3 3 3( , )3 4 3 4
k kB k k
…………11 分
直线 'PB 的方程为
2
2 2
4 3 3 3 3 8 3- ( )3 4 4 3 4
k ky xk k k
令 0y 得
2
2
-4 3 3 3 4
3(3 4
( )
)
k kx k
所以 2
2-4 3 3 3 4 03(3 4
( ) ,))
k kM k
令 0y 由 3 y kx 得 3-x k
所以 3( 0,)N k
…………13 分
所以| | | |OM ON =
2
2
-4 3 3 3 4 3| || |=43(3 4
( )
)
k k
k k
…………15 分
法二:设 0 0( , )B x y , 0 0( , )B x y 则
2 2
0 0 14 3
x y …………3 分
2 2
28 3 4 3 3 3( , )3 4 3 4
’ k kB k k
则直线 PB 的方程为 0
0
33 ( 0)yy xx
…………5 分
令 0y 0
0
3
3
xx
y
所以 0
0
3N( ,0
3
)x
y
同理 0
0
3M( ,0
3
)x
y
…………9 分
所以| | | |OM ON =
2
0 0 0
2
00 0
3 3 3| || |=| |33 3
x x x
yy y
…………. 12 分
因为
2 2
0 0 14 3
x y 所以 2 2
0 03 4 12x y
所以| | | |OM ON =
2 2
0 0
2 2
0 0
3 12 4| | | | 43 3
x y
y y
…………. 15 分
20.(本小题满分 15 分)已知函数
2 1( ) x
ax xf x e
(I)当 0a 时,求函数 ( )y f x 的单调区间;
(II)当 1a 时,过点 1,0)P ( 可作几条直线与曲线 ( )y f x 相切?请说明理由.
零点问题
(Ⅰ)因为当 0a 时, 1( ) e x
xf x ,
由 '( ) ex
xf x ,令 '( ) 0f x ,解得 0x ,………… 3 分
则 '( )f x 及 ( )f x 的情况如下:
x ( ,0) 0 (0, )
'( )f x 0
( )f x 极大值
所以函数 ( )f x 的递减区间为 (0, ) ;递增区间为 ( ,0) . …………7 分
(Ⅱ)因为当 1a 时,
2 1( ) e x
x xf x ,所以
2
'( ) ex
x xf x ………… 9 分
设切点为 0 0( , )A x y ,则切线方程为:
0
2
0 0
0 0( )x
x xy y x xe
,又因为切线过 ( 1, 0)P , 所以
0
2
0 0
0 0( 1 )x
x xy xe
所 以
0 0
2 2
0 0 0 0
0
1 ( 1 )x x
x x x x xe e
, 化 简 得
3 2
0 0 1 0x x ,…………11 分
令 3 2( ) 1g x x x ,所以 2( ) 3 2g x x x ,
则 '( )g x 及 ( )g x 的情况如下:
x 2( , )3
2
3
2( ,0)3
0 (0, )
'( )g x + 0 0 +
( )g x 极大值
3 1
2 7
极小值 1
所以函数 ( )g x 的递减区间为 2( ,0)3
;递增区间为 2( , )3
,(0, ) . ( 2) 3 0g
2 31( ) 03 27g ,所以 ( )g x 在 ( 2, 0) 有唯一一个零点, …………. 13 分
所 以 方 程 3 2
0 0 1 0x x 有 唯 一 一 个 解 . 所 以 过 ( 1, 0)P 只 能 作 一 条 曲 线 ( )f x 的 切
线. …………15 分
21.(本小题满分 15 分)已知数列 1 2 1 20 3n nA a a a a a a n : , , , ,
,具有性质
P:对任意 i j, (1 i j n ) ija a 与 ija a ,两数中至少有一个是该数列中的一项, nS 为
数列 A 的前 n 项和.
(I)分别判断数列 0,1,3,5 与数列 0,2,4,6 是否具有性质 P:
(II)证明: 1 0 2
n
n
naa S ,且 ;
(III)证明:当 4n 时, 3 51 2 4a a a a a, , , , ,成等差数列.
(Ⅰ)因为1 3 4 A ,3 1 2 A ,所以数列 0,1, 3,5 不具有性质 P ;
因为 0 2, 2 0 ; 0 4, 4 0 ; 0 6, 6 0 ; 2 4, 4 2 ; 2 6, 6 2 ; 6 4, 6 4 ,
六组数中,至少有
一个属于 P ,所以数列 0, 2, 4, 6 具有性质 P .…………5 分
(Ⅱ)∵数列 1 2 1 2: , , , 0 , 3n nA a a a a a a n 具有性质 P ,∴ n na a 与 n na a 中至
少有一个属于 A,
∵ 0na , n n na a a ,故 n na a A ,∴ n na a A ,∴ 1 0a 。
由 A 具有性质 P 可知 1,2,3, ,n ka a A k n .
∴ 1 2 3 1n n n n n n na a a a a a a a a a ,
∴ 1n na a a
2 1n na a a
3 2n na a a
1n na a a ;
从而 1 2 1 1( )n n n nna a a a a a a ,∴ n n nna S S ,∴
2
n
n
naS …………10 分
(Ⅲ)证明:由(Ⅱ)知,∴ 5 4 2a a a , 5 3 3a a a ,∴ 5 4 2 32a a a a
3 2 2a a a ,∴ 3 22a a , 4 23a a , 5 24a a ,∴数列 1 2 3 4 5, , , ,a a a a a 是以 0 为首项,共差
为 2a 的等差数
列。 …………15 分